露天矿三维数字化

随着信息科技科研的深层次及数字地球、数字城市、虚拟现实等慨念的出現，人类对空间三维信息的需求更为迫切。三维激光扫描技术是通过高速激光扫描测量的方法，高分辨率地获取被测对象表面的三维坐标数据资料，以逐点扫描的形式，最真实再现所测物体的三维立体景观。三维激光扫描让测绘数据的质量取得巨大提升，并能够实现了传统式测量形式无法实现了的测量任务。

三维激光扫描技术在测绘领域，其最基础的运用之一就是地形图绘制。鉴于扫描的精细点云可直接生成三维地形模型，并能够自动提取等高线。实现了一次测量，同时可获得三维及二维数据资料。与传统式测绘手段相比，三维激光扫描具有：效率高、细节丰富、成果形式多样（一次测量，地物、地形同时获得。自动取得ＤＥＭ数据资料）、智能化、兼容性强等优点。
鉴于三维激光扫描技术的精细地形测绘的关键作业流程包含外业数据采集、点云数据配准、地物的提取与绘制、非地貌数据资料的剔除、等高线的生成和地物与地貌的叠加编辑等几个步骤。
一、三维外业数据采集 ：通过机载激光扫描仪或地面激光扫描仪（按照平台分为地面、车载、船载和手持等类型），获得具有影像真实感的高精度点云数据。点云数据是实际物体的最真实尺寸的复原，是目前最完整、最精细和最快捷的对物体现状进行档案保存的手段。点云数据不但包含了对象物体的空間尺寸信息和反射率信息，结合高分辨率的外置数码相机，能够逼真的保留对象物体的纹理色彩信息；结合其他测量仪器诸如全站仪、GPS，能够将整个扫描数据资料放置在一定的空间坐标系内。通过Cyclone等软件，我们能够在点云中实现了漫游、浏览和对物体尺寸、角度、面积、体积等的量测，直接将对象物体移到电脑中，利用点云在电脑中实现了传统式的数据资料测绘工作。
二、点云数据配准：三维激光扫描仪每一次扫描就只能获得测区局部的数据,为了能获得测区完整的三维数据,通常需要从不同的位置进行数次扫描,每一次扫描获得的数据都处在以当前测站为原点定义的一个局部坐标系中。故此,需要在扫描区域中設置一些控制标靶,进而使得相邻的扫描点云图有3个或3个以上的同名控制标靶,通过同名控制标靶将扫描点云数据统一到同一个坐标系下,这一步叫点云数据的“配准”。
三、地貌数据获取：因为三维激光扫描技术是对整个测区空间信息的扫描,包含了地表的所有信息。地形表面的树木植被及地物的存在会影响等高线的自动生成,所以在生成等高线前需要将非地貌部分的点云数据剔除，此部分现在还没有相应的软件能实现自动化的剔除。

四、等高线生成：三维激光扫描时为获取详尽的地面信息通常扫描密度较大,相比地形测绘来讲其点位太密,且分布不均匀。直接利用扫描点来构三角网追踪等值线,由于其细节信息过多,会导致等高线紊乱。故此,通常将剔除非地貌因素后的点云数据按地形测绘要求的密度进行抽稀。最终将数据导入到大比例尺数字测图软件中,自动生成等高线。
五、地形图编辑：将地物图形与等高线图形进行叠加和编辑,同时由于切除了地物部分的数据造成生成的等高线局部缺失、扭曲、不光滑等，这时需要对照照片及点云数据,手动进行修改。最后加上高程注记,生成图廓,进行局部的整饰，形成三维地表模型。